焊接電弧與弧焊方法.ppt

1 焊接方法與設備 江蘇省無錫交通高等職業(yè)技術學校 第十章其他焊接方法 2 第十章其他焊接方法 電渣焊螺栓焊電子束焊激光焊接摩擦焊接高頻焊接 3 第一節(jié)電渣焊 4 第一節(jié)電渣焊 原理及分類 定義 利用電流通過液態(tài)熔渣產(chǎn)生的電阻熱進行焊接的方法 5 第一節(jié)電渣焊 原理及分類 6 第一節(jié)電渣焊 原理及分類 7 第一節(jié)電渣焊 原理及分類 8 第二節(jié)螺柱焊 9 第二節(jié)螺柱焊 定義及原理 將螺柱的一端與板件表面接觸 通電引弧 待接觸面熔化后 給螺柱一定的壓力完成焊接的方法稱為螺柱焊 螺栓 板 接觸面 電弧 熔化區(qū) 力 力 10 第二節(jié)螺柱焊 特點及分類 焊接時間短 1s 熔深淺節(jié)省材料設備簡單全位置焊接冷卻速度快 影響接頭延性 11 第二節(jié)螺柱焊 特點及分類 電弧螺柱焊電容儲能螺柱焊短周期螺柱焊 12 第二節(jié)螺柱焊 特點及分類 13 第二節(jié)螺柱焊 特點及分類 14 第二節(jié)螺柱焊 特點及分類 15 第二節(jié)螺柱焊 特點及分類 16 第二節(jié)螺柱焊 特點及分類 17 第三節(jié)高能束焊接 18 第三節(jié)高能束焊接 電子束焊 19 第三節(jié)高能束焊接 電子束焊 電子束極高的功率密度 加速電壓 30 150kV 焦點直徑小 精確 快速的可控性 20 第三節(jié)高能束焊接 電子束焊 焊接方法的優(yōu)點 深寬比大速度快 熱影響區(qū)小 變形小焊縫質量高 真空作用 適應性強 材料 板厚 可達性好可控性好 21 第三節(jié)高能束焊接 電子束焊 焊接方法的缺點設備貴裝配嚴格真空室限制電磁干擾射線 22 第三節(jié)高能束焊接 激光焊 23 一 激光焊接原理 熱導焊接深熔焊接熱導焊焊縫深熔焊焊縫 激光焊接原理及應用 24 二 激光深熔焊的幾何特征 熔池流動 小孔對光吸收 激光深熔焊幾何特征1激光束2焊接熔池3小孔4焊縫寬度5熔池深度 激光深熔焊腔內液體金屬的流動1激光束2小孔后部流動區(qū)3小孔內流動區(qū) 小孔內激光的吸收過程1激光束2等離子體3熔池后部熔化區(qū)4焊件運動方向 25 激光束基本特性 單色性好 方向性好 亮度高 相干性好 1 單色性激光中單色性最好的是氣體激光器產(chǎn)生的激光 He Ne激光器產(chǎn)生的632 8nm譜線 線寬只有10 9nm 普通光源中單色性最好的用來作為長度基準器的氪燈 Kr86 其譜線寬度為4 7 10 3nm 激光的單色性比一般光要高出106 107倍以上 自然光由波場范圍較寬的光構成 激光的譜線展寬極小 具有很好的單色性 單色性決定物質對激光能量的吸收和精細聚焦的可能性 CO2 10 6 mCO 5 4 mYAG 1 06 m準分子 0 24 m 26 2 方向性好 亮度高從光源發(fā)出的激光平行傳播的程度成為方向性 激光器輸出的光束發(fā)散角度很小 可以小于或等于10 3 10 5弧度 激光通過直徑為D的孔徑時 由于衍射會產(chǎn)生一定發(fā)散 激光的方向性帶來兩個結果 光源表面的亮度高 被照射地方光的照度大 一個具有10mW功率的He Ne激光器可產(chǎn)生比太陽高幾千倍的亮度 可在屏幕上形成面積很小但照度很大的光斑 27 3 相干性好以適當方法將統(tǒng)一光源發(fā)出的光分成兩束 再使兩束光重合便產(chǎn)生明暗相間的條紋 這就是光的干涉 自然光由無數(shù)的原子與分子發(fā)射 產(chǎn)生波長各不相同的雜亂光 合成后不能形成整齊有序的大振幅光波 激光的相位在時間上是保持不變的 合成后能形成相位整齊 規(guī)則有序的大振幅光波 28 第三節(jié)高能束焊接 激光焊 優(yōu)點能量集中 熱影響區(qū)小 應力變形小深寬比大適應性強可達性好 易傳輸不受電磁干擾不用真空室 無射線 29 遠距離焊接系統(tǒng)原理 30 激光焊接的主要問題 設備貴反射問題組裝定位合金元素的揮發(fā)焊接過程中一些高揮發(fā)性的合金元素 如硫和磷 從熔池中揮發(fā)出來 會導致氣孔的產(chǎn)生 而且有很可能產(chǎn)生咬邊 冷卻速度非?？觳牧系暮剂砍蔀橐粋€非常重要的影響參數(shù) 對材料的脆化 微裂紋及疲勞強度都會有影響 31 第三節(jié)高能束焊接 激光焊 原理自由輻射受激吸收受激輻射條件粒子集居數(shù)反轉 粒子數(shù)反轉 32 第三節(jié)高能束焊接 激光焊 激光的形成過程工作物質 激勵 受激輻射 自激振蕩增益 外界能量注入 泵浦 光學諧振腔 33 第三節(jié)高能束焊接 激光焊 34 CO2激光的產(chǎn)生 1 激光束2 切向排風機3 氣流方向4 熱交換器5 后鏡6 折疊鏡7 高頻電極8 輸出鏡9 輸出窗口 CO2激光器系統(tǒng) 一般氣流的流動速度較慢 將熱量從放電腔中帶走 35 YAG激光的產(chǎn)生 根據(jù)工作物質分類 紅寶石 激活離子Cr3 波長 694 3nm 三能級 Nd YAG 激活離子 Nd 波長 1 06 m 四能級 釹玻璃 激活離子 Nd 波長 1 06 m 四能級脈沖寬度 100 500ns 頻率 幾百 62kHz 36 YAG激光的產(chǎn)生 燈泵浦Nd YAG激光器 大功率激光器中 典型的Nd YAG棒一般是長150mm 直徑7 10mm 泵浦過程中激光棒發(fā)熱 限制了每個棒的最大輸出功率 單棒Nd YAG激光器的功率范圍約為50 800W 37 燈泵浦Nd YAG體激光器 將幾個Nd YAG棒串聯(lián)起來可獲得高功率的激光束 每個獨立的棒可通過透鏡引導并規(guī)則的排列起來 目前的Nd YAG激光器系統(tǒng)多達8個腔 輸出4kW功率 1kW的脈沖Nd YAG激光器 YAG激光的產(chǎn)生 38 激光 TIG復合 旁軸激光與TIG復合 雙束激光與TIG同軸復合多電極TIG與激光同軸復合 39 激光 MIG復合 利用填絲提高熔深 改善焊縫成型和接頭性能 對間隙 錯邊 對中的適應性更好 可焊接厚板 適合焊接鋁合金 鎂合金 銅合金材料 40 激光 等離子弧復合 加熱區(qū)更窄 對外界敏感更小 引燃性好 密度更大 弧長更長 可旁軸復合 也可同軸復合 適合薄板對接 高速焊 鍍鋅板 鋁合金焊接 環(huán)狀電極同軸復合 空心電極同軸復合 41 激光 雙電弧復合 能量輸入比普通激光 MIG復合減少 熔深增大 焊接速度更高 焊接過程更穩(wěn)定 相互之間位置的排布非常重要 尤其適合焊接厚板 激光 雙MIG復合 42 第四節(jié)摩擦焊 43 第四節(jié)摩擦焊 定義 在壓力作用下 通過待焊界面的摩擦界面及其附近溫度升高 材料的變形抗力降低 塑性提高 界面氧化膜破碎 伴隨著材料產(chǎn)生塑性變形和流動 通過界面的擴散及再結晶而實現(xiàn)焊接的固態(tài)焊接方法 44 第四節(jié)摩擦焊 原理機械能轉化為熱能塑性變形頂鍛保持擴散再結晶 45 第四節(jié)摩擦焊 優(yōu)點質量好異種金屬焊接效率高 質量穩(wěn)定節(jié)電 干凈 設備操作簡單缺點設備貴非圓構件 薄件 46 第四節(jié)摩擦焊 47 第四節(jié)摩擦焊 48 第四節(jié)摩擦焊 49 第四節(jié)摩擦焊 50 第五節(jié)高頻焊 51 第五節(jié)高頻焊 定義 利用流經(jīng)焊件連接面的高頻電流所產(chǎn)生的電阻熱作為熱源 使該表面達到熔化或者塑性狀態(tài) 同時施加或者不施加頂鍛力 使金屬結合的一種方法 52 第五節(jié)高頻焊 集膚效應 控制電流密度